3. Расчет жеской дорожной одежды с монолитным цементобетонным покрытием

3.1. Напряжения, возникающие в плите под действием внешней

нагрузки

Расчет жестких дорожных одежд дает возможность правильно оценивать их общую прочность, трещиностойкость и устойчивость под воздействием подвижных нагрузок и влиянием температурных изменений.

На цементобетонные покрытия оказывают влияние следующие факторы:

- кратковременная расчетная нагрузка, которая вызывает изгиб плит;

- перепады температуры, которые вызывают сжимающие и растягивающие напряжения и обусловливают возникновение трения плиты по основанию;

- изменение температуры по толщине плиты, вызывающее коробление плит.

Расчет толщины монолитного цементобетонного покрытия производят с учетом величины и повторяемости суммарных напряжений от нагрузок автомобилей и температуры.

Рис.3.1. Схемы приложения нагрузки

Возможны три расчетные схемы действия подвижной нагрузки от колеса автомобиля на прямоугольную плиту: - в центре плиты (I), - на угол плиты (II) - на край плиты (III). Расчетные схемы приложения нагрузки приведены на рис.3.1. Моменты, вызывающие растяжение нижней поверхности плит, считают

положительными, а моменты, вызывающие растяжение в верхней поверхности плит – отрицательными.

Наибольшие напряжения возникают при действии нагрузки на край и на угол плиты. Поэтому одной из основных расчетных зон жесткого покрытия является зона полосы наката вблизи середины внешнего продольного края плиты, в которой возникают наибольшие положительные изгибающие моменты от нагрузки.

При расположении нагрузки на полосе наката в непосредственной близости от поперечного шва (угол плиты) в плите возникают наибольшие по абсолютной величине отрицательные изгибающие моменты.

При расчете монолитных цементобетонных покрытий на упрочненных основаниях со штыревыми соединениями в поперечных швах ограничиваются расчетом на наибольшие положительные изгибающие моменты, которые по абсолютной величине существенно больше отрицательных.

За расчетное поперечное сечение расположения нагрузки от колеса автомобиля на поверхности покрытия при расчете вновь проектируемых дорожных одежд на прочном земляном полотне принимают середину края плиты, соответствующую наибольшему числу проходов правых колес. В расчетном поперечном сечении определяют изгибающие моменты (М_и) и напряжения от нагрузок (σ_р) и температуры (σ_Т), действующие в продольном направлении покрытия.

Жесткость плит, лежащих на упругом основании, характеризуется показателем S, который может быть рассчитан по формуле [8]

, (3.1)

где Е_э.осн - эквивалентный модуль упругости основания; μ_о – коэффициент Пуассона основания; Е_б и μ_б – то же бетонной плиты; h – толщина бетонной плиты, см; r₀ – половина наименьшей стороны плиты, см.

Эквивалентный модуль упругости основания как многослойной конструкции определяется путем последовательного приведения слоистой системы к двухслойной [3].